离心风机噪声模拟

离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
单蜗舌
阶 梯 蜗 舌 的 模 拟 对 比 分 析
初步结论： 离心风机采用 阶梯蜗舌后 , 其 他条件不变的 情况下，声压 明显降低。阶 梯型的蜗舌在 较大程度上减 小了气流对蜗 舌的冲击 , 而且 涡流也减小了 , 从而降低了噪 声。
阶梯蜗舌
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
利用ICEM进行区 域和网格的划分
多参考系模型需 要进行不同区域 的划分，因此划 分三个区域，中 间黄色区域是流 动区域，另外两 个区域是静止区 域
导入fluent 软件进行 模拟
转动域
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
二、模拟过程
转动的区域 设 置 为 Frame Motion, 并指定旋转 中心和角速度
profiles文件用 记事本文件编写
动网格技术的实例
两车交会的动网格模拟
光顺
动态 层
网格 重构
动网格技术的实例
两车交会的动网格模拟 创建运动特性
动网格技术的实例
两车交会的动网格模拟
显示边界的 运动
显示整个网 格的运动
弹簧近似 光滑模型
动态分层 模型
局部网格 重划模型
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
一、模型的建立过程
模型尺寸的建 立
考虑一个多叶片前向式的离心式 风机。该风机包含 32 个叶片，每一 个叶片的弦长为13.5mm，叶片前缘 距离中心位置大约为 57mm ，外部 壁面的半径以指数形式从 86mm 增 长到116mm 。进口处的总压设置为 300Pa ，然后从出口流入环境（环 境静压为 0Pa ）。所有的叶片都以 261rad/s 角速度旋转。流动假设为 湍流。
然后呢？
动网格是可以用来模拟流场形状 由于边界运动而随时间改变的问题的 一种模型。 边界的运动形式可以是预先定义 的运动，即可以在计算前指定其 速度或角速度；也可以是预先未 做定义的运动，即边界的运动要 由前一步的计算结果决定。 。 动网格里面有三种网格的自 我更新和修复模式
边界运动时如 何修复破坏的 网格？
58度倾角
68度倾角
初步 结论
在叶片数 量和形状 大致不变 的情况下， 叶片越往 后倾也就 是倾角越 大所产生 的声压级 越低，噪 音就越小。
78度倾角
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
叶片穿孔结构的模拟对比分析
初步结论：叶片穿孔方法可以使部分气流自叶片高压面流向叶片低压面，可以促使叶片分离点向流动下方移动 这样降低了叶片出口截面的分离区，分离区涡流强度和尺寸减少，噪声也随之减少。但是大的穿孔系数会使压 差降低过快，达不到要求的风量。
绪论
三、FLUENT处理旋转机械内部流动问题的模型
旋转坐标系模型 (Rotating Reference Frame)
多参考坐标系 模型(MRF)
混和平面模型 (Mixing Plane)
滑移网格模型 (Sliding Mesh)
四、fluent 动网格技术简介
什么是动网格？
绪论
多参考系模型和动 网格模型的区别？ （1）多参考系模型需要建 立多个域，实际上还是计 算区域运动，是一个独立 区域内所有网格一起运动， 而动网格则是真正意义上 的网格运动。 （2）多参考系模型不会涉 及到网格的变形与重生， 但是要设计到交界面设置。 （3）多参考系模型不会造 成网格负体积，而动网格 极易形成负网格。 （4）风机叶轮转动时极易 造成负网格的产生。因此 本次模拟采用的是更为准 确的多参考系模型。
通过查阅相关资 料，阶梯型蜗能够 有效的改善风机噪 声，并且对风机的 气动性能影响不大， 可以视为一种有效 的降噪措施。
Biblioteka Baidu
资料显示，对于前 掠式风机（叶片向 着转动方向倾斜）， 随着倾角的增大， 风机的声压级增大。
动网格技术的实例
两车交会的动网格模拟
选择瞬态 按钮
Define-profiles 导入写好的 profile文件
局部放大图
产生涡旋， 造成涡流 噪音
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
直型叶片和弧形叶片的对比
直 型
叶片数和倾角不变 的情况下弧形叶片出 口处噪音有所降低， 其他地方没有减小， 因为弧形结构更容易 形成涡旋。总体上差 别不大。
弧 形
个人结论
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
增 加 和 减 少 叶 片 的 倾 角 模 拟 对 比
本模拟采用标准 的k-epsilon模型， 入口设为压力入口， 出口设为压力出口。 多参考系模型 的设置 通过查找文献 利用宽频噪声模型 计算风机各部分气 动噪声升功率的大 小，可以得到较理 想的结果。
离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
二、结果的分析和比较
速度矢量图
从速度矢量图分析 蜗流噪音的产生
增加叶片数量对风机声压级的影响
叶片数量增加十片
初步结论：其他条件相同，仅增加叶片数量，风机的内部的声压级增大。叶片增多 后风机的气动性能增加，一定程度上增大噪音。
总结
总结
通过查阅文献，在 保证风机性能良好 的的情况下，通过 适当的减少风机叶 片数，且在小流量 的情况下能够改善 风机的噪音，大流 量时并不能取得满 意的效果。
离心风机内部流场声压级的模拟对 比及动网格技术的介绍
姓名：小朱
绪论 离心风机内部流场的噪声模拟及结果的对比分析
总结和不足之处
04
动网格技术的实例
绪论
一、背景
风机已有悠久的历史。中国在公元前许 多年就已制造出简单的木制风车，它的作用 原理与现代离心风机基本相同。1862年，英 国圭贝尔发明的离心风机，其叶轮、机壳为 同心圆型，机壳用砖制，木制叶轮采用后向 直叶片，效率仅为 40%左右，主要用于矿山 通风。1880年，人们设计出用于矿井排送风 的蜗形机壳，和后向弯曲叶片的离心风机， 结构已比较完善了。 而在风机使用的过程中，噪音的存在能 对生产、环境等产生很大的影响，随着工业 发展对风机性能要求的提高，风机设计和制 造技术也不断提高，人们对风机降噪的问题 也提上了日程。目前采用的能有效降低风机 噪音的方法有很多，但均不完善。
绪论
二、离心风机噪音的产生机理及控制方法
风机的机械噪声
电机噪声
产生机理
旋转噪声
涡流噪声
绪论
增强叶栅的气动力栽荷，降低圆周速度 降 低 离 心 风 机 涡 流 噪 音 的 方 法
合理的蜗舌间隙和蜗舌半径
蜗舌倾斜或者做成阶梯型蜗舌
叶轮入(出)口处加紊流化装置
在动叶进出气边上设锯齿形结构
在蜗舌处设置声学共振器